聚氨酯泡沫低温下平均线膨胀系数的测定

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塑料线膨胀系数测定

连续升温法是求不同的各温度点的线膨胀系数，只要描绘出Δl--T曲线就可。
但两端点温度法，选取两端点温度对结果有影响. 比较多的国家选择范围在-30 ℃--30℃。我国过去是选择0-40℃
方法原理试样在等速升温下不断伸长通过仪器记录随时间不同的伸长量和相对应的温度描绘出lt曲线或lt与tt曲线从曲线上求出某一温度的线膨胀系数或某一温度区间的平均线膨胀系数51连续升温法主机必须有程序温度控制
塑料线膨胀系数测定
（五）塑料线膨胀系数测定
塑料和一般物质一样，温度变化时，各维的长度和体积都会发生变化，符合热胀冷缩的规律。但不同种类的塑料热胀冷缩性能不同，用线膨胀系数来表示膨胀或收缩的程度。线膨胀系数又分为某一温度点的线膨胀系数和某一温度区间的线膨胀系数，后者称为平均线膨胀系数.
5 . 2
两端点温度法
•T2 ②测量试样长度； ③将试样安装在石英管膨胀计中, ④将膨胀计放入T1恒温场稳定至少30min、调整千分表零点。再将膨胀计小心地移至温度场T2，试样发生膨胀,千分表指针不断移动,直至稳定, 下指示值。再将膨胀计移回到恒温场T1，观察千分表是否回至零点，如不回至零点需对指示值进行修正，办法是将原读数减去回复后的读数的 1/2作为Δl； ⑤计算结果。
或某一温度区间的平均线膨胀系数
5.1
连续升温法
• 实验装置
• 主机必须有程序温度控制。能等速升温、恒温．能实现低温要求。 • 试样随温度升高的伸长量及与温度的对应关系能准确记录下来。
5 . 1
连续升温法
• 方法要点
①开启仪器，使仪器预热20分钟； ②测量试样长度L0，并安装好； ③调整仪器测量变形量与温度的零点； ④开始等速升温，记录仪开始描绘 dl--时间,dT--时间曲线,或者描绘Δl--T曲线. ⑤根据曲线计算结果。

低温电连接器用材料的线膨胀系数测量

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｒａｉｎｇａｇｅ，ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐｗａｓｂｕｉｌｔｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｌｉｎｅａｒ
收稿日期：２０１３－０４ — ２４；修订日期：２０１３ — ０５ — １２
线膨胀系数通常采用石英膨胀仪，其测量准确度
较高，但对棒状被测试件尺寸要求严格，且由于长度
ｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｉｎ７７— ２９３Ｋ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｉｎｅａｒｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔ
１引言
和制备具有重要意义。
材料线膨胀系数的测量方法按测量形变仪器的不同，可分为石英膨胀仪、干涉仪、光杠杆、应变片、磁量计、机械杠杆仪、指针量计和电容测微计等 ¨ 。干涉法和光杠杆法等光学方法测量材料线膨胀系数的精度最高，但其精度受到诸如温度、压力、湿度等因素的影响，对测量环境和试件尺寸要求较为苛刻，且仪器价格昂贵，操作复杂。目前，在低温下测量材料

温度对聚氨酯泡沫力学性能的影响

温度对聚氨酯泡沫力学性能的影响温茂萍庞海燕敬仕明聚氨酯泡沫是一种比重较小的多孔材料，具有密封、隔热及绝缘等优良性能，同时又具有很好的缓冲和减振作用，在武器装置中已得到广泛应用，不但作为易损部件包装及重要设备的防护材料，而且还作为结构物内部的填充物。

作为支撑和包装材料，其力学性能应是其重要的性能参数之一。

聚氨酯泡沫属于高分子材料，温度对其力学性能有一定的影响。

文中研究温度对其力学性能的影响，首先测试聚氨酯泡沫材料在不同温度下的压缩及拉伸应力-应变曲线，从其压缩应力–应变曲线上可以计算得到聚氨酯泡沫材料在不同温度下的压缩性能数据，如压缩模量、σ0.01、屈服强度等，其中σ0.01是聚氨酯泡沫压缩应变为0.01时的应力，同样，从拉伸应力–应变曲线上可以计算得到聚氨酯泡沫材料在不同温度下的拉伸性能数据，如拉伸模量、抗拉强度。

试验条件：(1)试样种类及尺寸；均为带玻璃微珠聚氨酯泡沫试样、尺寸为φ50 mm×60 mm，密度为0.50 g/cm3；(2)仪器设备；INSTRON-5582试验机，负荷传感器为100 kN，双侧引伸计，其量程为2.5 mm、标距为25 mm；(3)试验类型，压缩和拉伸，加载速率均为5.0 mm/min；(4)试验温度，0，25，35，45，55，65，75 ℃。

从试验结果看，聚氨酯泡沫的拉伸、压缩力学性能均随温度增加而下降，因此聚氨酯泡沫材料力学性能对温度比较敏感，采用下式所示的Johnson热黏塑性本构方程对试验结果进行拟合，]1)[ln1)((*mn TCBA-++=εεεσ其中A，B，C，n，m是材料常数，ε ，0ε 分别为试验应变和准静态加载时试样的平均应变速率，本文中ε /0ε =1，T*是定义为下式的无量纲温度：T*=(T-T r)/(T m-T r)，T m，T r分别为20 ℃和120 ℃。

采用这一本构模型对聚氨酯泡沫在不同温度下的拉伸、压缩应力-应变曲线进行了拟合，拟合曲线以及得到的材料常数分别如图1，2所示。

YBB00202003-2015 平均线热膨胀系数测定法.doc

YBB00202003-2015平均线热膨胀系数测定法Pingjunxianrepengzhangxishu CedingfaTest for Coefficent of Mean Linear Thermal Expansion本法规定了远低于转变温度的弹性固体玻璃的平均线热膨胀系数的测定方法。

本法适用于各种材料药用玻璃平均线热膨胀系数的测定。

定义（1）平均线热膨胀系数α（t 0：t ）在一定的温度间隔内，供试品的长度变化与温度间隔及供试品初始长度之比。

用式（1）表示：()00001:t t L L L t t --⨯=α式中：t 0 —初始温度或基准温度，℃；t —供试品实际温度，℃；L 0 —试验时玻璃供试品在温度t 0的长度，mm ；L —供试品在温度t 时的长度，mm 。

本法规定标称基准温度t 0是20℃，因此平均线热膨胀系数表示为α（20℃：t ）。

（2）转变温度t g玻璃动态黏度为1012.3Pa ·s 时的温度，该温度表示了玻璃由脆性状态向粘滞状态的转变，它相应于热膨胀曲线高温部分和低温部分两切线交点的温度。

仪器装置（1）测量供试品的长度装置，精度为0.1%。

（2）推杆式膨胀仪（水平或垂直），能测出2×10-5L 0的供试品长度变化量（即2μm/100mm ）。

测长计的接触力不应超过1.0N 。

这个力通过平面与球面的接触起作用，球面当的曲率半径不应小于供试品的直径。

在一些特殊的装置中需要平行平面。

承载供试品装置应确保供试品安放在稳固的位置上，在整个实验过程中供试品要与推杆轴在同一轴线上，防止有任何微小改变。

若承载供试品装置是用石英玻璃制造，见结果表示（2）中给出的注意事项。

应采用标准材料进行仪器性能试验，方法见仪器性能试验（3）加热炉加热炉应与膨胀仪装置相匹配，起温度上限要比预期的转变温度高50℃左右，加热炉相对于膨胀仪的工作位置在轴向和径向上应具有0.5mm 以内的重现性。

线膨胀系数测试方法

线膨胀系数测试方法我一开始对线膨胀系数测试方法真的是一头雾水，完全就是瞎摸索。

我试过好几种仪器，就像在黑暗里乱撞一样。

最开始我用的那种简易的装置，原理好像很简单，就是弄个样品，量好初始长度，再给它加热或者降温，看看长度变化。

可是这里面问题多多啊。

我就私自以为只要测个大概就好了，测初始长度的时候马马虎虎的，结果最后数据乱得一塌糊涂。

这就像做菜的时候盐放多放少心里都没数一样，做出来肯定是砸锅的。

后来我就学乖了，测量初始长度的时候超级仔细，用那种高精度的卡尺，一点点地对好，就像挑选宝石一样细致。

加热和降温这一块呢也得注意，加热速度不能太快，太快的话就像一下子给一个人灌太多水，身体消化不了，样品的膨胀过程就不是一个均匀受力的过程，数据肯定不准。

再一个就是读取数据的时候。

这个就像是从陷阱里抓小动物，一点点风吹草动都可能失败。

有一回啊，读数的时候灯光晃了一下，我眼睛一花就看错了，最后得出的数据自然不对。

所以啊，读数的时候环境一定要稳定，自己也要全神贯注。

还有一个就是选择样品的问题。

我以前都没太在意，随手拿个样品就开始做实验。

但是不同的材料它的膨胀情况差好多呀。

就像木头和铁，那肯定是大不相同的。

所以要对样品有个基本的了解才行。

在测试方法方面，除了那种常规的热膨胀仪之外呢，我也试过用光学测量的方法，通过观察光线在样品上的反射位置变化来计算线膨胀系数。

这个方法高级是高级，就是设备的调试不好搞，就像给一堆纠缠在一起的丝线一样难解。

这个我也还在摸索当中，还不敢说完全掌握呢。

不过不管用什么方法，精确的测量工具、平稳的测试环境还有认真仔细的态度，那肯定都是必需的，就像盖房子的基础一样重要。

纤维增强聚合物基复合材料超低温线膨胀系数的测定

纤维增强聚合物基复合材料超低温线膨胀系数的测定对于纤维增强聚合物基复合材料超低温线膨胀系数的测定，以下是一些可能的方法：1.差示扫描量热法（DSC）：通过测量聚合物在不同温度下的热量变化，可以计算出材料的热膨胀系数。

具体而言，在DSC实验中，将聚合物样品加热到超低温温度，并测量其热流率与温度的关系。

通过分析热流率与温度的关系，可以计算出聚合物的热膨胀系数。

由于聚合物在超低温下的热膨胀系数较小，因此需要使用高精度的测量设备来获得准确的结果。

2.X射线衍射法：X射线衍射法是一种通过测量晶体结构的变化来计算材料膨胀系数的方法。

在X射线衍射实验中，将聚合物样品加热到超低温温度，并使用X射线衍射仪测量晶体结构的变化。

通过分析晶体结构的变化，可以计算出聚合物的热膨胀系数。

由于X射线衍射法需要使用高能X射线源，因此该方法通常需要使用专业的研究设施。

3.光学显微镜法：通过观察聚合物在不同温度下的显微结构变化，可以计算出材料的热膨胀系数。

具体而言，在光学显微镜实验中，将聚合物样品加热到超低温温度，并使用显微镜观察其微观结构的变化。

通过分析微观结构的变化，可以计算出聚合物的热膨胀系数。

由于光学显微镜法的测量精度较高，因此该方法通常用于研究聚合物在超低温下的晶体结构和相变行为。

4.原子力显微镜法（AFM）：原子力显微镜法是一种通过测量表面形貌的变化来计算材料膨胀系数的方法。

在AFM实验中，将聚合物样品加热到超低温温度，并使用原子力显微镜测量其表面形貌的变化。

通过分析表面形貌的变化，可以计算出聚合物的热膨胀系数。

由于原子力显微镜法具有较高的测量精度和空间分辨率，因此该方法常用于研究聚合物表面的微观结构和力学性能。

以上是一些可能的方法，实际操作中可以根据具体情况选择合适的方法进行测定。

同时，为了获得更准确的结果，还需要注意实验条件、样品制备等方面的问题。

线膨胀系数测定实验报告

实验中可以等间隔改变加热温度（如改变量为10℃），从而测量对应的一系列。将所得数据采用最小二乘法进行直线拟合处理，从直线的斜率可得一定温度范围内的平均线膨胀系数。
实验内容及步骤
1、调节千分表，调节侧面螺栓使大圆盘的指针对准0刻度线，小圆盘指针在0.2刻度线。
2、接通温控仪，升温到75度，并记录20、25、30、35。。。到75度时的数据，设定达到最大值时开始降温，将主仪器的盖子打开散热，并记录75、70。。。到20度时的数据。
其中a，b，c为常数。
在实际测量中，由于Δθ相对比较小，一般地，忽略二次方及以上的小量．只要测得材料在温度θ1至θ2之间的伸长量，就可以得到在该温度段的平均线膨胀系数：
在温度θ1和θ2下物体的长度分别为L1和L2，是长度为L1的物体在温度从θ1升至θ2的伸长量．实验中需要直接测量的物理量是，L1，θ1和θ2．为了使的测量结果比较精确，还要扩大到对和相应的的测量．即
0.173
0.105
35.0
0.059
0.235
0.147
40.0
0.081
0.291
0.186
45.0
0.108
0.341
0.225
50.0
0.134
0.387
0.261
55.0
0.176
0.431
0.304
60.0
0.216
0.468
0.342
65.0
0.277
0.492
0.385
70.0
0.353
3、舍去前后波动的数据，取30-60度温度时的数据，并做图
4、算出斜率K，并通过铜的线热膨胀系数，算出百分误差。
实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）

聚氨酯泡沫塑料的性能测试

聚氨酯泡沫塑料的性能测试材料性能的测试和分析是认识、鉴别材料的唯一手段，是了解其基本性能、建立性能与结构关系，为材料配方、加工和使用提供充分和必要条件的“数据库”。

同一材料、同种性能的测试方法，结果表征都可能有多种方式，为了能有效地进行不同体系的配方比较、生产上的品质控制和质量验收，以及在应用中作为性能指标和工程设计的数据，在实际检测中形成了一系列统一的、规范的概念。

一、检测中的数据处理与误差分析1.数据位数：有效数字，在测试中，由于测量总含有误差，测得的数值总是近似数，因此，表示测量结果数字的位数不宜大多，也不宜太少。

太多容易使人误认为精度很高，太少则会损失精度。

例：如果测量结晶L的极限误差是某一位上的半个单位，该位到L的左起第一个非零数字一共有几位数，则我们说L有几位有效数字。

2.数字舍入规则：当实验结果由于计算或其它原因位数较多时，须采用以下的舍入规则进行：舍去部分的数值，大于0.5，则末位加1；反之末位不变；末位数等于0.5时则奇进偶不进。

3.误差：对一个物理量测量后，测量结果与该物理量真实值大小之间的差异。

即误差＝（测量值）-（真实值），这里真实值可以是绝对正确的值，也可以是标称值，更多的则是精确度较高的测量值。

（1）绝对和相对误差：其中，绝对误差指误差的绝对值，绝对误差＝｜测量值-真实值｜。

相对误差指误差与真实值的比较，相对误差＝误差/真实值≈误差/测量值（2）误差的种类：从误差的性质来看，误差可以分为四种：偶然误差：单项测量时，误差可大可小，可正可负，但多项测量后，其平均值趋于零的误差。

系统误差：服从某一确定规律的误差。

综合误差：偶然误差与系统误差的合成。

粗差：明显歪曲测量结果的误差。

在测量结果中是不允许存在的。

4.精度：实际上是误差的另一种说法，它反映测量结果与其真实值接近的程度。

精度高的实验其误差小。

精度又分为：（1）精密度：表示实测值彼此之间一致的程度。

反映偶然误差大小的程度。

泡沫塑料测试标准总结

泡沫塑料测试标准总结泡沫塑料是由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。

几乎各种塑料均可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域。

泡沫塑料测试，泡沫塑料检测等检测服务，找专业机构，去科标化工检测研究院有限公司，具有权威资质认证，出具权威检测报告！检测产品范围：硬质泡沫塑料：聚苯乙烯泡沫塑料，硬质聚氨酯泡沫塑料，酚醛树脂泡沫塑料、氨基泡沫塑料、环氧泡沫塑料、热固性丙烯酸酯树脂泡沫塑等；软质泡沫塑料检测项目：物理性能：密度、厚度、尺寸、吸水性、韧性等；力学性能：硬度，刚度，弹性模量，断裂伸长率，摩擦性能，拉伸、抗压强度等；热学性能：热稳定性，熔融温度，膨胀系数，氧化指数等；电学性能：电绝缘性，介电常数，介电损耗等；环境性能：耐酸性、耐碱性，耐盐性，耐溶剂性等；老化测试：耐高低温，盐雾试验，紫外老化，热老化性能等；检测标准：10CJ16 挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温系统建筑构造CAS 137-2006 轻质耐热粉泡沫塑料复合保温隔热屋面板CJ/T 129-2000 玻璃纤维增强塑料外护层聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管GA 303-2001 软质阻燃聚氨酯泡沫塑料GB/T 10007-2008 硬质泡沫塑料剪切强度试验方法GB/T 1033.1-2008 塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法GB/T 1033.2-2010 塑料非泡沫塑料密度的测定第2部分：密度梯度柱法GB/T 1033.3-2010 塑料非泡沫塑料密度的测定第3部分：气体比重瓶法GB/T 10799-2008 硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定GB/T 10801.2-2002 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）GB/T 10802-2006 通用软质聚醚型聚氨酯泡沫塑料GB/T 12811-1991 硬质泡沫塑料平均泡孔尺寸试验方法GB/T 12812-2006 硬质泡沫塑料易碎性的测定GB 13398-2008 带电作业用空心绝缘管、泡沫填充绝缘管和实心绝缘棒GB/T 15048-1994 硬质泡沫塑料压缩蠕变试验方法GB/T 20219-2006 喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 20219-2015 绝热用喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 20672-2006 硬质泡沫塑料在规定负荷和温度条件下压缩蠕变的测定GB/T 20673-2006 硬质泡沫塑料低于环境温度的线膨胀系数的测定GB/T 21332-2008 硬质泡沫塑料水蒸气透过性能的测定GB/T 21333-2008 硬质泡沫塑料自结皮高密度材料试验方法GB/T 21558-2008 建筑绝热用硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 22936-2008 花卉用酚醛泡沫塑料GB/T 24451-2009 慢回弹软质聚氨酯泡沫塑料GB/T 26689-2011 冰箱、冰柜用硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 26700-2011 门体填充用硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 26709-2011 太阳能热水器用硬质聚氨酯泡沫塑料GB/T 29047-2012 高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件GB/T 29288-2012 热塑性硬质聚氨酯泡沫塑料通用技术条件GB/T 6342-1996 泡沫塑料与橡胶线性尺寸的测定GB/T 6343-2009 泡沫塑料及橡胶表观密度的测定GB/T 8332-2008 泡沫塑料燃烧性能试验方法水平燃烧法GB/T 8333-2008 硬质泡沫塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法GB/T 8810-2005 硬质泡沫塑料吸水率的测定GB/T 8811-2008 硬质泡沫塑料尺寸稳定性试验方法GB/T 8812.1-2007 硬质泡沫塑料弯曲性能的测定第1部分：基本弯曲试验GB/T 8812.2-2007 硬质泡沫塑料弯曲性能的测定第2部分:弯曲强度和表观弯曲弹性模量的测定GB/T 8813-2008 硬质泡沫塑料压缩性能的测定GB/T 9641-1988 硬质泡沫塑料拉伸性能试验方法HJ/T 233-2006 环境标志产品技术要求泡沫塑料JB/T 11345-2013 可发性聚苯乙烯泡沫塑料板材成型机。

泡沫的性能测定——张熙

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剪切试验
测定材料在剪切力作用下的抗力性能，是材料机械性能试验的基本试验方法之一。主要用于试验承受剪切载荷的零件和材料，如锅炉和桥梁上的铆钉、机器上的销钉等。剪切试验在万能试验机上进行，试样置于剪切夹具上，加载形式有单剪和双剪两种，试样在剪切载荷P作用下被切断。单剪时，P除以试样截面积A，可得出剪切强度τb， τb=P/A；双剪加载时τb=P/2A。
秸秆液化物/淀粉基聚氨酯泡沫的性质测定
耐水性力学性质热学性质
耐水性
定义：型煤浸水２小时前后的平均抗压强度之差与浸水前的平均
抗压强度的百分比。
测量方案：常温浸水法是将秸秆液化物淀粉基聚氨酯泡沫样板
的2/3面积浸泡在蒸馏水中，达到规定的时间后取出，检查漆膜是否有起泡、失光、变色、脱落等破坏现象。
返回返回Biblioteka 冲击试验冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。横梁式弯曲冲击试验法操作简单，应用最广,其试验原理见图1。冲击试验冲击试样世界各国常用的弯曲冲击试样如图2所示。中国有关标准规定采用横梁式试验法，所用标准试样以U形缺口试样和V形缺口试样为主。冲击试验冲击试样所消耗的功,称为冲击功Ak。将Ak除以缺口处横截面积 F，则得冲击韧度ak，单位为J/cm2。ak值没有明确物理意义，因为冲击功并非沿着缺口处截面积均匀消耗。因此， ak值不能直接用于设计计算。同一种金属材料，缺口越尖越深，则塑性变形体积愈小，吸收功也愈小，材料的韧性也就愈低。因此，对于不同尺寸和缺口的试样，所得结果不能互相换算和比较。
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热容的测定
周围绝热、内有功率P=U2/R的电热热源的升温规律。记总热容为Csi=（mic+W），mi为煤油质量，c为煤油比热容，W为水当量。则冷却过程的物理规律。一般空气中自然对流条件下，冷却过程微分方程为：其中，T为系统温度，θ为环境温度，κ取1/4。周围散热、内有功率P=U2/R的电热热源时的升温规律。由上两式易得：记内外温差（T-θ）=u，则上式变为：一般总使加热功率显著大于散热热流，即这时应用泰勒展开积分并略去四次以上项得：如果已知kCsi的值，实验测出一系列时间τ和温差u=T-θ，就可以拟合出直线方程的斜率，进而可得

硬质聚氨酯泡沫低温比热容的试验

硬质聚氨酯泡沫低温比热容的试验杨春光;徐鹤;徐烈;都萍【摘要】为了研究过渡型和环境友好型聚氨酯泡沫的低温比热容对低温绝热机构设计的影响,建立了一套绝热量热装置,通过各种措施最大限度地降低了漏热损失,对传统的CFC-11泡沫、过渡型HCFC-141b泡沫及环境友好型HFC-245fa泡沫,在温度为60K至常温范围内的比热容进行了试验.研究结果表明:不同泡沫的比热容随着温度的上升而上升;同种泡沫,密度增大时,泡沫比热容也随之增加,但在低温区密度的影响程度变小;相同密度下,3种泡沫的比热容由大到小的顺序为HFC-245fa,HCFC-141b,CFC-11;在低温区发泡剂对比热容的影响很小.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(035)002【总页数】5页(P229-232,248)【关键词】聚氨酯泡沫;比热容;绝热量热计;发泡剂;低温【作者】杨春光;徐鹤;徐烈;都萍【作者单位】大连海洋大学机械与动力工程学院,辽宁大连116023;大连海洋大学机械与动力工程学院,辽宁大连116023;上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030;大连海洋大学机械与动力工程学院,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】TB64硬质聚氨酯泡沫(RPUF)被广泛地用于冷冻冷藏装置，液化天然气等低温液体的储运绝热机构设计，在航天工业中用于低温液体推进剂的保温层和外太空低温环境的绝热设计［1］.采用传统发泡剂CFC-11制得的聚氨酯泡沫虽具优良绝热性能，但其具有较高臭氧消耗潜值(ODP)，是一种破坏力极强的臭氧消耗物质(ODS).我国将HCFC-141b作为第二代发泡剂(ODP不为0，将于2040年完全淘汰)，生产出来的泡沫作为过渡性替代品，采用环戊烷、HFC-245fa和水这3种零ODP发泡技术做为PU泡沫行业的最终目标，将它们定为第3代发泡剂［2］.低温比热容数据是硬质聚氨酯泡沫重要的物性参数之一，对于低温绝热机构的设计具有重要的意义.绝热量热法是精确测量材料低温比热容的方法之一，根据测试过程和应用场合的不同可以分为脉冲量热法、扫描法及绝热差分法.扫描法要求样品在升温过程中能随时达到热平衡，以保证内部的温度均匀分布，这一苛刻条件大大限制其应用.绝热差分法是为了研究材料中少量成分的变化对整体比热容的影响，从而将部分成分分离出来进行测量［3］.绝热量热法中的热脉冲法是目前低温比热测量的最精确方法，M.R.Bissengaliyeva等［4］采用真空绝热量热计，在4.2～320.0 K 时对Cu5(PO4)2(OH)4的低温比热容进行测量，低温介质采用液氦和液氮，用液氦抽真空的方法使测试最低温度达到2 K.Yue Danting和 Gao Shengli等［5-6］以液氮为冷却介质，采用绝热量热法分别对泡沫玻璃和铬化物的低温比热容进行测量，并进行低温热力学参数计算.V.V.Novikov等［7］利用绝热量热法在2～300 K温区测试 GdB4的低温比热容.Zhao Junning等［8］建立了一套绝热量热计，在79～395 K温区对C17H17NO4比热容进行测量.对于泡沫类材料，O.Almanza等［9］利用瞬态平板技术对闭孔交联聚乙烯泡沫的热扩散率和比热容进行试验，得到室温结果，并建立一个预测此泡沫热扩散率模型，研究了热扩散率与泡沫密度和泡孔直径的关系.有关采用传统的CFC-11为发泡剂的硬质聚氨酯绝热泡沫的低温比热容已有研究数据可查，但是对于目前广泛采用的过渡型HCFC-141b泡沫及第3代环境友好型泡沫的低温比热容研究甚少.本研究采用绝热量热法，对此3种类型绝热泡沫的低温比热容进行试验，研究温度、密度和发泡剂对聚氨酯绝热泡沫比热容的影响，为今后的低温绝热机构设计提供参考依据，也为研究多孔性材料在低温下热力学特性的数学描述提供依据.1 试验1.1 试样聚氨酯泡沫原料如下:发泡剂HCFC-141b(上海赢盈化工科技有限公司);发泡剂CFC-11(常熟市鸿嘉氟科技有限公司);发泡剂HFC-245fa(浙江蓝天环保化工有限公司);聚醚多元醇4100(工业级，抚顺佳化聚氨酯有限公司);多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)PM-200(烟台万华);三乙醇胺(CP)、二丁基二月桂酸锡(CP，国药集团化学试剂有限公司);硅油(工业级)、阻燃剂三氯乙基磷酸酯(工业级，抚顺佳化聚氨酯有限公司).按照配方将聚醚多元醇、泡沫稳定剂、催化剂、阻燃剂等混合均匀后加入定量的PAPI，倒入烧杯中，用3 000 r·min-1搅拌器搅拌8～10 s，而后倒入规格为200 mm×200 mm×150 mm的自制模具中进行发泡，经过熟化后开模取出泡沫，进行常规性能测试，过渡型和环境友好型发泡剂所制得的泡沫性能如表1所示.表1 泡沫常规物性发泡剂密度/(kg·m-3) 闭孔率/% 吸水率/(kg·m-3)压缩强度/MPa HCFC-141b 40 96 0.18 0.29 HFC-245fa 40 95 0.15 0.281.2 试验原理依据比热容定义，可知:式中:x表示在升温过程中保持不变的物理量;ΔQ是物体温度升高ΔT时吸收的热量.通常测量的是定压比热容.试样装在绝热卡计的样品筒内，先使待测试样冷却到所要求的最低温度，然后使试样与环境绝热，待温度稳定后提供样品一定的热量ΔQ=PΔt，其中P是电加热功率，Δt是加热时间.等到试样内的温度充分平衡后测出试样的温升ΔT，就可以得到试样在T～(T+ΔT)时的平均比热容加热试样的热量，由通电电流、电压及通电时间计算得到.使试样升高到不同的温度，即可得到试样比热容随温度的变化情况.1.3 试验装置试验装置的绝热技术对于绝热量热法的精度至关重要.测试中，量热计内是真空环境，真空压力为2×10-3Pa，这样气体的对流传热可以忽略.由于盛装试样的试样盒是用导热系数很低的尼龙线悬吊在内绝热屏上，与其他部件不接触，因而通过热传导引起的热损失可忽略.由于测试在真空环境中进行，辐射换热成为一种主要的传热方式，采取了多项措施消除辐射热损失，减小试验误差.试验系统如图1所示. 图1 比热容试验系统样品容器是一个圆柱形容器，高为60 mm，底面直径为40 mm.此容器由铜银合金制成，表面镀铬，并且进行抛光处理，有很高的光洁度.一个圆柱形内绝热屏环绕在试样盒的外部，同样形状的外绝热屏环绕于内绝热屏外部.内绝热屏高度为110 mm，底面直径为55 mm，由厚度为0.5 mm的紫铜板卷焊而成，表面镀铬，且进行抛光处理.外绝热屏与内绝热屏相似.在内、外绝热屏上分别缠绕加热丝，分别由2个绝热控制器控制.在试样与内绝热屏以及内绝热屏与外绝热屏之间各安装一组示差热电堆，每组热电堆由6对镍铬-康铜热电偶对组成，热电堆分别与2个温差控制仪相连，用来调节温差，确保可靠的绝热.这样，由试样盒至浸泡于液氮中的量热器壁有3层真空空间绝热，通过两道绝热屏可以将辐射热降低到最小程度.试验中要保证试样盒、内绝热屏、外绝热屏和量热器内器壁不接触，防止固体导热.另外，在试样上方布置挡热片和锥形挡热器，以进一步降低热损失.测试中，试样温度漂移在±0.001 K·min-1的范围内，符合要求，也就是在此绝热结构设计支持下，基本上限制了试样向周围环境的散热损失.用电热丝加热法对试样进行加热，加热丝为0.2 mm的锰铜加热丝，其电阻约为60 Ω.采用3种不同发泡剂制作的泡沫作为试样，即传统型CFC-11、过渡型HCFC-141b及环境友好型 HFC-245fa.试样加工成内管和外管两部分，加热丝均匀地缠绕在内管外壁上，然后将内管套入试样外管，这种加热丝布置结构避免了在加热中将高温加热丝直接暴露于环境，进而加强了装置的整体绝热性能.采用上海自动化研究所生产的微型铂电阻温度计测量试样温度，精度为0.005 K.铂电阻温度计被置于试样内管中心孔中.冷却系统由杜瓦瓶、真空泵和制冷剂组成.测试中，为得到一个较宽温度范围的比热容值，采用了多种制冷剂分段冷却的方法对聚氨酯泡沫进行冷却，温度范围是60 K至环境温度.60 K的低温采用液氮直接冷却无法得到，采用液氮减压法对试样进行冷却.1.4 试验台检验为验证试验台准确性，采用国际量热学会议推荐的具有标准比热容的α-Al2O3进行了对比试验.表2是α-Al2O3比热容的试验值与文献标准值的比较，误差控制在±5%之内，在工程上是可以接受的.表2 α-Al2O3比热容的试验值与文献［10］标准值比较温度/温度/cp/(J·mol-1·K-1)试验值标准值偏差80 6.726 6.90 2.5 200 50.460 51.33 1.7 100 13.040 12.85 -1.5 220 57.114 58.15 1.8 120 21.078 20.07 -5.0 240 63.490 64.32 1.3 140 28.838 27.94 -3.2 260 69.590 69.86 0.4 160 36.322 36.04 -0.7 280 75.414 74.89 -0.7 180 43.530 43.91 0.8 300 80.960 79.46 -1.9 K cp/(J·mol-1·K-1)试验值标准值偏差K2 结果与分析经检验，试验台完全符合测试要求后，对聚氨酯泡沫的比热容进行测试，如图2所示.试验采用3种发泡剂制作的5种泡沫:零ODP聚氨酯泡沫使用发泡剂HFC-245fa制作，密度分别为40和30 kg·m-3;过渡型使用HCFC-141b，密度分别为40和30 kg·m-3;试验中还测试了使用传统发泡剂CFC-11制得的聚氨酯泡沫的比热容，其密度为30 kg·m-3，结果见图 2.图2 比热容的试验结果由图2知:无论哪种泡沫，其比热容均随着温度的降低而减小.以HFC-245fa为例，当温度从291 K降到60 K时，其比热容从2 380 J·kg-1·K-1降低到370 J·kg-1·K-1，也就是说温度对构成泡孔壁及其骨架的聚氨酯基体和泡孔内的气体比热的影响是非常显著的.试验发现泡沫比热容随着泡沫密度的减小有减小的趋势，但影响不大.这是因为改变泡沫密度，也就是改变了泡沫中气体所占的体积份额，但是由于气体密度很小，泡沫中固体树脂的质量仍然占据了泡沫总质量的绝大部分，所以泡沫比热容仍然由固体树脂支配.在这种情况下，改变泡沫密度并没有改变支配比热容的树脂物性，所以密度对比热容影响不大.另一方面，泡沫比热容由泡孔气体比热容、树脂基体比热容组成，而气体比热容这一部分所占比例很小.试验采用3种发泡剂，HFC-245fa泡沫的比热容较HCFC-141b和HFC-11泡沫稍高.从总体趋势上来看，在低温区，3种泡沫比热容相差较小，随着温度的上升，其差别也逐渐增大，这是因为低温区泡孔中发泡剂气体都已经冷凝成为液体，甚至为固体，发泡剂对比热容的影响逐渐减弱.3 误差分析用绝热量热法进行比热容测定，由平均比热容公式可得最大测量相对误差为式中U和I分别为加热器的加热电压和加热电流，测量误差由5部分组成，具体如下:1)U:测量加热器加热电压的数字电压表精度为2)I:标准铂电阻的精度为0.01级，则电流精度为3)m:试样的质量采用普通天平测量，精度为±0.01 g，由于泡沫密度较小，所以由质量测量引起的误差较大4)T:微型铂电阻的Δ(ΔT)为±0.04 K，5)t:时间的测量精度为总误差为6.8%.4 结论采用绝热量热法对聚氨酯泡沫的比热容进行了测试，建立了一套试验装置.采用内、外两个绝热屏，并且用示差热电堆实现绝热屏之间及其与试样间的温差控制，最大温差限制在1 K以内，这样最大程度保证了试样装置的绝热性.试验结果发现:聚氨酯泡沫的比热容随密度增长而略有上升，但影响不大，HFC-245fa泡沫的比热容较 HCFC-141b和HFC-11泡沫稍高.在低温环境下密度和发泡剂对比热容基本没有影响.参考文献(References)【相关文献】［1］朱吕民，刘益军.聚氨酯泡沫塑料［M］.3版.北京:化学工业出版社，2005.［2］Lim H，Kim E Y，Kim B 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V，Mitroshenkov N V，Morozov A V，et al.Heat capacity and thermal expansion of gadolinium tetraboride at low temperatures［J］.Journal of Applied Physics，2012，111(6):1-5.［8］Zhao Junning，Sun Lixian，Tan Zhicheng.Low-temperature heat capacities and thermodynamic properties of N-benzyloxycarbonyl-L-3-phenylalanine(C17H17NO4)［J］.Journal of Chemical and Engineering Data，2010，55(10):4267-4272.［9］Almanza O，Rodr＇iguez-Pérez M A，de Saja J A.Measurement of the thermal diffusivity and specific heat capacity of polyethylene foams using the transient plane source technique［J］.Polymer Inter National，2004，53:2038-2044.［10］Ditmars D A，Ishihara S，Chang S S，et al.Enthalpy and heat-capacity standard reference material:synthetic sapphire(α-Al2O3)from 10 to 2 250 K［J］.Journal of Research of National Bureau Standards，1982，87(2):159-163.。

实验四线膨胀系数的测量

实验四线膨胀系数的测量因物质内部的分子都处于不停地运动状态中，而分子热运动强弱的不同，使得绝大多数物质都具有“热胀冷缩”的特性。

这种特性在工程结构的设计、机械和仪器的制造、材料的加工（如焊接）等都应考虑到，因此必须对这种特性进行研究。

材料受热后膨胀引起的在一维方向上的长度变化称之为材料的线膨胀系数（简称线胀系数）。

线膨胀系数的测定在工程技术中是非常重要的，是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。

本实验的目的主要是测定金属杆的线膨胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

【实验目的】1．了解研究和测量线膨胀系数的意义及其应用，测量金属杆的线膨胀系数。

2．掌握用光杠杆法、光学干涉法等测量微小长度变化的原理与操作。

【实验仪器】线膨胀系数测定装置、光杠杆系统、光干涉光路系统、游标卡尺、温度计、待测金属杆一根（铜棒、铁棒或铝棒）。

【实验原理】1. 固体的线膨胀系数在一定的温度范围内，原长为0L 的物体，受热后其伸长量L ∆与原长0L 、温度的增加量t ∆的关系是t L L ∆=∆0α (5.4.1)式中的比例系数α称为固体的线膨胀系数。

为测量线膨胀系数，一般将材料做成条状或棒状。

设L ∆表示温度从0t 升到t 时物体由0L 伸长到L 的伸长量，t ∆表示温度的增加量，则线膨胀系数α为()()0000t t L L t t L L -∆=--=α (5.4.2) 其物理意义是固体材料在（0t ，t ）温区内，温度每升高一度时材料的相对伸长量，其单位为1)(-︒C 。

对于材料的线膨胀系数，有：（1）线膨胀系数随材料的不同而不同，塑料的线膨胀系数最大，金属次之。

殷钢、熔凝石英的线膨胀系数很小，由于这一特性，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。

表5-4-1给出了几种材料的线膨胀系数。

表5-4-1 几种材料的线膨胀系数（2）线膨胀系数在温度变化不大的范围内，可认为是一常量，但如果温度变化范围比较大，则线膨胀系数不能视为常量。

聚氨酯硬质泡沫导热系数检测方法

聚氨酯硬质泡沫导热系数检测方法
聚氨酯硬质泡沫导热系数检测是一项关键的质量控制方法，常用的检测方法包括热导仪法和热板法。

热导仪法是通过将样品置于一个装有热敏电阻和恒温器的热通量盒中，测量梯度温度下的热流、厚度和面积，从而计算出样品的导热系数。

该方法通常适用于导热系数小于约0.2 W/m·K的样品。

热板法是通过在样品（平板形状）的两端施加恒定的热流，同时测量样品两侧的温度分布，从而计算出导热系数。

该方法适用于导热系数大于约0.02 W/m·K的样品。

在使用热板法进行检测时，需要注意样品的表面应光滑且平整，避免贴附气泡或其他异物。

无论使用哪种方法，都应该确保样品的温度分布均匀，且测试环境不受干扰（如风、水汽等）。

同时应该根据实际需求选择合适的检测标准和设备，以确保测试结果的准确性和可靠性。

线膨胀系数的测定

沈阳城市学院物理实验报告
实验题目
线膨胀系数的测定
姓名学号
专业班级实验室号
实验成绩指导教师张宇实验时间年月日
物理实验室制
请认真填写
实验原理（注意：原理图、测试公式）
当温度升高时，金属杆的长度会发生变化，这种变化可以用线膨
胀系数来衡量。

线胀系数的定义是在压强保持不变的条件下，温度升
高1℃所引起的物体长度的相对变化．即
其中L1和L2为物体分别在温度和下的长度，1
2
21
L
L
L-
=
δ
是长度为1L的物体在温度从1θ升至2θ的伸长量．实验中需要直接
测量的物理量是
21
L
δ，
1
L，
1
θ和
2
θ
)
(
)
(
1
2
1
21
1
2
1
1
2
θ
θ
δ
θ
θ
α
-
=
-
-
≈
L
L
L
L
L
请认真填写
请在一周内完成，交教师批阅。

聚氨酯线膨胀系数

聚氨酯线膨胀系数
摘要：
1.聚氨酯线膨胀系数的定义和意义
2.聚氨酯线的特性
3.聚氨酯线膨胀系数的影响因素
4.聚氨酯线膨胀系数的测量方法
5.聚氨酯线膨胀系数的应用领域
正文：
1.聚氨酯线膨胀系数的定义和意义
聚氨酯线膨胀系数是指聚氨酯材料在温度变化时，其长度随之变化的比例。

这个系数是衡量聚氨酯材料热稳定性的重要指标，对于了解和控制聚氨酯材料的尺寸稳定性具有重要意义。

2.聚氨酯线的特性
聚氨酯线是一种具有良好弹性、耐磨性和耐化学腐蚀性的合成材料。

其硬度、强度和韧性可通过调整原材料的种类和配比进行调控。

由于聚氨酯线的这些特性，使其在许多领域都有广泛的应用。

3.聚氨酯线膨胀系数的影响因素
聚氨酯线膨胀系数受多种因素影响，主要包括聚合物结构、原材料的种类和配比、生产工艺等。

其中，聚合物结构是影响膨胀系数的主要因素，不同的聚合物结构会导致不同的膨胀系数。

4.聚氨酯线膨胀系数的测量方法
聚氨酯线膨胀系数的测量方法通常采用热分析技术，如热膨胀仪和差示扫描量热法等。

这些方法可以精确地测量聚氨酯线在不同温度下的长度变化，从而得到膨胀系数。

5.聚氨酯线膨胀系数的应用领域
聚氨酯线膨胀系数在许多领域都有应用，如汽车、建筑、电子和包装等。